Tailoring Coordination Chemistry for Robust Four-Electron Redox in Aqueous Zinc-Iodine Pouch Cells at Low Temperature

电解质 化学 动力学 水溶液 配位复合体 化学工程 无机化学 氧化还原 氯化物 电化学 离子 螯合作用 小袋 协调数 组合化学
作者
Yufeng Chen,Jingxuan Ren,Zhen Xu,Dan Luo,Dongdong Wang,Zhongwei Chen
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.6c02218
摘要

ABSTRACTS Aqueous four-electron zinc-iodine (Zn-I2) batteries offer a route to energy-density storage, yet they are severely hampered by sluggish I−/I0/I+ conversion kinetics and electrolyte freezing at subzero temperatures. Here, we report a frost-resistant electrolyte engineering strategy utilizing guanidinium chloride (GuHCl) as an additive, selected based on its unique ion−dipole interactions and coordination capabilities. The GuH+ exerts electrostatic effects, disrupting the tetrahedral hydrogen-bond network of free water. This structural reconfiguration suppresses electrolyte solidification and accelerates Zn2+ transport kinetics at low temperature. Simultaneously, GuH+ exhibits coordination affinity toward both polyiodide intermediates and ICl2− species. This interaction mitigates the polyiodide shuttle effect and inhibits I+ hydrolysis, thereby enhancing the I−/I0/I+ conversion kinetics in the cold. As a result, the formulated electrolyte enables Zn-I2 pouch cells to achieve reversibility, long cycling stability of 1100 cycles, and low operating temperature at –60 °C, achieving a capacity–temperature−lifespan balance that surpasses most reported low-temperature Zn-metal pouch cells.
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